射頻電感線圈在磁共振系統(tǒng)中的作用是收發(fā)信號(hào),即發(fā)射大功率射頻脈沖信號(hào)和接收極小功率的核磁信號(hào)。從發(fā)射完成到可以開始接收核磁信號(hào)的時(shí)間被稱作死時(shí)間。死時(shí)間產(chǎn)生的原因是,在射頻電感線圈發(fā)射完大功率射頻脈沖信號(hào)后,由于線圈處在一個(gè)諧振電路中,線圈上的射頻能量不會(huì)立即降為0,而是慢慢的振蕩消耗變?yōu)?,該振蕩時(shí)間一般不低于16μs。
在這個(gè)振蕩時(shí)間內(nèi),線圈對(duì)外輸出的信號(hào)由振蕩能量和核磁信號(hào)能量構(gòu)成,兩者頻率相同,而振蕩能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于核磁信號(hào)能量,也大于后級(jí)接收機(jī)能承受的最大輸入功率,因此這段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)是需要濾除的,但同時(shí)該時(shí)間內(nèi)有用的核磁信號(hào)也被濾除了。死時(shí)間的長(zhǎng)短影響著該系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,特別對(duì)于弛豫時(shí)間很短的樣品,如固體脂肪,需要磁共振系統(tǒng)有著很短的死時(shí)間,否則樣品產(chǎn)生的核磁信號(hào)在系統(tǒng)死時(shí)間里已經(jīng)弛豫完全,系統(tǒng)就接收不到該樣品的信號(hào)。
在常規(guī)射頻電感線圈中,采用被動(dòng)二極管串聯(lián)一個(gè)大電阻的方法來(lái)縮短死時(shí)間,其原理是在振蕩時(shí)間內(nèi),較大的振蕩能量可以導(dǎo)通被動(dòng)二極管,與大電阻形成通路,通過(guò)電阻放電。該方法的局限是:(1)在射頻發(fā)射時(shí)間內(nèi),被動(dòng)二極管也會(huì)被導(dǎo)通,相當(dāng)一部分有用射頻能量也被消耗在了電阻上,導(dǎo)致線圈效率下降;(2)在消耗振蕩能量的同時(shí),有用射頻功率信號(hào)也被消耗;(3)當(dāng)振蕩電壓的幅值小于二極管的開啟電壓(一般認(rèn)為0.7V)后,該結(jié)構(gòu)不再有效,而此時(shí)振蕩信號(hào)仍遠(yuǎn)大于核磁信號(hào);(4)電阻的溫度常常很高,以至于電阻燒壞或兩端的焊錫融化。因此該方法從理論分析到實(shí)際使用來(lái)看,效果都不是很好。
雙通道線圈也被用來(lái)解決死時(shí)間問(wèn)題,即發(fā)射線圈和接收線圈分開,以獲得更短的線圈振蕩時(shí)間。但雙通道線圈有嚴(yán)重的耦合問(wèn)題,發(fā)射線圈的振蕩會(huì)耦合到接收線圈,振蕩時(shí)間與收發(fā)一體的線圈基本一致,且雙通道線圈在調(diào)試時(shí)會(huì)導(dǎo)致工作量加倍。
因此如何克服被動(dòng)二極管串聯(lián)大電阻帶來(lái)的被動(dòng)線圈中存在振蕩能量和有用射頻能量同時(shí)被消耗的問(wèn)題,同時(shí)避免小于二極管開啟電壓的振蕩無(wú)法消耗的問(wèn)題,成為該領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。
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